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Grundlagen: Beanspruchungszustand, rechnerische Lebensdauerabschätzung und Festigkeitsnachweis

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Angewandter Festigkeitsnachweis nach FKM-Richtlinie

Zusammenfassung

In diesem Kapitel werden die Grundlagen diskutiert, die zur Anwendung der FKM-Richtlinie notwendig sind.

Zu diesen Grundlagen gehören:

  • Definition und Unterscheidung von Nennspannungen und örtlichen Spannungen

  • Spannungstensor, Normal- und Schubspannungen, Hauptnormalspannungen

  • Mehrachsigkeit, Vergleichsspannungshypothesen

  • Elasto-Plastizität, Fließbedingung, Fließregel, Verfestigungsregel

  • Konzepte und Grundlagen des rechnerischen Festigkeitsnachweises

  • Ermittlung von Lastkennwerten

  • Mittelspannungsbewertung

  • Rechnerische Abschätzung von Festigkeitskennwerten

  • Lineare Schadensakkumulation

  • Sicherheitskonzept und Zuverlässigkeitsaussagen

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Notes

  1. 1.

    Wie später noch diskutiert wird, weicht die FKM-Richtlinie von dieser Konvention ab. Weiterhin ist sie nicht in allen Fällen sinnvoll anwendbar, z. B. zur Darstellung von Mehrachsigkeitshypothesen in Hauptspannungsdiagrammen, s. z. B. Abb. 3.16.

  2. 2.

    Die FKM-Richtlinie enthält keine Versagensdefinition. Es wird jedoch allgemein davon ausgegangen, dass das Versagenskriterium Bruch ist.

  3. 3.

    Mit den Angaben in den Abschn. 1.2.1.3 bzw. 3.2.1.3 und 5.6 der FKM-Richtlinie sind auch Nachweise aus den Kategorien 3 bis 5 möglich.

Literatur

  1. Berger, C., Blauel, J.G., Hodulak, L., Pyttel, B., Varfolomeev, I.: Bruchmechanischer Festigkeitsnachweis für Maschinenbauteile, 4. Aufl. VDMA, Frankfurt a. M. (2018)

    Google Scholar 

  2. Buxbaum, O.: Betriebsfestigkeit. Sichere Lastannahme und wirtschaftliche Bemessung schwingbruchgefährdeter Bauteile, 2. Aufl. Stahleisen, Düsseldorf (1992)

    Google Scholar 

  3. Norm DIN 743-1: Tragfähigkeitsberechnung von Wellen und Achsen – Teil 1: Grundlagen. DIN 743-1:2012

    Google Scholar 

  4. Dreßler, K., Gründer, B., Hack, M., Köttgen, V.B.: Extrapolation of rainflow matrices. SAE Technical Paper 960569 (1996)

    Google Scholar 

  5. Ellmer, F., Hinkelmann, K., Eulitz, K.-G., Esderts, A.: Datenbank und Auswertesystem Betriebsfestigkeit. Erhöhung der Sicherheit und Wirtschaftlichkeit schwingend beanspruchter Bauteile durch einen verbesserten Festigkeitsnachweis. FKM-Vorhaben Nr. 288. FKM-Heft Nr. 313. VDMA, Frankfurt a. M. (2011)

    Google Scholar 

  6. Fiedler, M., Wächter, M., Varfolomeev, I., Vormwald, M., Esderts, A.: Richtlinie Nichtlinear. Rechnerischer Festigkeitsnachweis unter expliziter Erfassung nichtlinearen Werkstoffverformungsverhaltens Für Bauteile aus Stahl, Stahlguss und Aluminiumknetlegierungen. VDMA, Frankfurt a. M. (2019)

    Google Scholar 

  7. Hänel, B., Kullig, E., Vormwald, M., Versch, C., Esderts, A., Hinkelmann, K., Siegele, D., Hohe, J.: Verbessertes Berechnungskonzept FKM-Richtlinie. Ein verbessertes Berechnungskonzept des statischen Festigkeitsnachweises und des Ermüdungsfestigkeitsnachweises für nichtgeschweißte und geschweißte Maschinenbauteile nach der FKM-Richtlinie „Festigkeitsnachweis“. FKM-Vorhaben 282, FKM-Heft 306. VDMA, Frankfurt a. M. (2010)

    Google Scholar 

  8. Haibach, E.: Betriebsfestigkeit. Verfahren und Daten zur Bauteilberechnung, 3. Aufl. Springer, Berlin (2006). https://doi.org/10.1007/3-540-29364-7

  9. Hinkelmann, K.: Korrekturfunktionen zur Verbesserung der rechnerischen Lebensdauerabschätzung bei schwingender Beanspruchung. Dissertation TU Clausthal (2012)

    Google Scholar 

  10. Hück, M., Thrainer, L., Schütz, W.: Berechnung von Wöhlerlinien für Bauteile aus Stahl, Stahlguß und Grauguß – Synthetische Wöhlerlinien. VBFEh-Bericht Nr. ABF 11. 3., überarb. Fass. (1983)

    Google Scholar 

  11. Issler, L., Rouß, H., Häfele, P.: Festigkeitslehre – Grundlagen, 2. Aufl. Springer, Berlin (1997). https://doi.org/10.1007/978-3-540-73485-7

  12. Köhler, M., Jenne, S., Pötter, K., Zenner, H.: Zählverfahren und Lastannahme in der Betriebsfestigkeit. Springer, Berlin (2012). https://doi.org/10.1007/978-3-642-13164-6

    Book  Google Scholar 

  13. von Mises, R.: Mechanik der festen Körper im plastisch-deformablen Zustand. Nachr. K. Gesell. Wiss. Gö. 582–592 (1913)

    Google Scholar 

  14. Radaj, D., Vormwald, M.: Ermüdungsfestigkeit. Grundlagen für Ingenieure, 3. Aufl. Springer, Berlin (2007). https://doi.org/10.1007/978-3-540-71459-0

  15. Rankine, W.J.M.: A manual of applied mechanics. Richard Griffin & Company, London (1858)

    MATH  Google Scholar 

  16. Rennert, R., Kullig, E., Vormwald, M., Esderts, A., Luke, M.: Rechnerischer Festigkeitsnachweis für Maschinenbauteile aus Stahl, Eisenguss- und Aluminiumwerkstoffen, 7., überarb. Ausg. VDMA, Frankfurt a. M. (2020)

    Google Scholar 

  17. Rust, W.: Nichtlineare Finite-Elemente-Berechnung. Kontakt, Geometrie Material, 3. Aufl. Springer, Wiesbaden (2016). https://doi.org/10.1007/978-3-658-13378-8

  18. Schindler, M., Diedrich, J., Streicher, M.: Beanspruchungskollektive für Nutzfahrzeuge in Gesamteuropa – Ein innovativer Extrapolationsansatz. In: DVM-Bericht 137. Auslegungs- und Absicherungskonzepte der Betriebsfestigkeit – Potenziale und Risiken 37. Tagung des DVM-Arbeitskreises Betriebsfestigkeit, München, 6.–7. Oktober 2010. (2010)

    Google Scholar 

  19. Seeger, T.: Grundlagen für Betriebsfestigkeitsnachweise. In: Deutscher Stahlbau-Verband (Hrsg.) Stahlbau-Handbuch, Teil B, Bd. 1, S. 5–123. Stahlbau-Verlagsgesellschaft, Köln (1996)

    Google Scholar 

  20. Tresca, H.: Mémoire sur l’écoulement des corps solides soumis à de fortes pressions. Comptes Rendus. 59, 754–758 (1864)

    Google Scholar 

  21. Tresca, H.: Etude sur la torsion prolongée au delà de la limite d’élasticité. Comptes Rendus. 73, 1104–1105 (1871)

    Google Scholar 

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Wächter, M., Müller, C., Esderts, A. (2021). Grundlagen: Beanspruchungszustand, rechnerische Lebensdauerabschätzung und Festigkeitsnachweis. In: Angewandter Festigkeitsnachweis nach FKM-Richtlinie . Springer Vieweg, Wiesbaden. https://doi.org/10.1007/978-3-658-32857-3_3

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